原創(chuàng) 葉聰、麥芽楊 果殼

從某種角度看，去深海比去太空更難?，F(xiàn)在，全世界有600多人去過地面100公里以上，而去過深海一萬米的只有40余人。

那些記錄載人深潛的影像里，甲板上常是濕濕的。那可能來自海浪、暴雨，有時來自沖洗潛水器的淡水、慶祝香檳或潑水儀式——前者意味著風(fēng)險和緊張氛圍，后者暫時打破這種氛圍。

除了偶爾的獵奇時刻，深海中的旅程或許更多是“安穩(wěn)”。大多數(shù)時候，人和推進(jìn)器都不需要做什么，潛水器會按照預(yù)計的路線，像一顆石子落下去，或拋掉壓載鐵像一枚葉片浮起來。每秒兩米，在黑暗中度過一兩個小時，像一班漫長的電梯。

下潛中的“奮斗者”號丨紀(jì)錄片《我的萬米生涯》

二十年前，大學(xué)剛畢業(yè)一年的葉聰，加入剛立項的“蛟龍”號團(tuán)隊，從此開始見證中國載人深潛從空白到領(lǐng)跑。

2020年11月10日，葉聰擔(dān)任總設(shè)計師的“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底10909米。這意味著，我國成為全世界第二個有能力把人送入海洋最深處的國家，而“奮斗者”號是全世界唯一一臺可同時搭載3人并擁有萬米海底作業(yè)能力的載人潛水器。

如今，作為載人深潛的技術(shù)帶領(lǐng)者，葉聰更希望傳達(dá)的是：深潛裝備是安全和高效的，會把科學(xué)家一次次送至他們向往的未知之處，帶回他們想要的樣本和數(shù)據(jù)，累積起足以支持國際科學(xué)計劃的信息。

“一臺潛水器的服役生涯，并不是為了一次、兩次地突破某個記錄，而是要經(jīng)歷千次下潛，連續(xù)幾十年發(fā)揮作用。”

“奮斗者”號深潛器研制團(tuán)隊部分成員合影丨CSSC

抵達(dá)萬米海底后，“奮斗者”號將繼續(xù)駛向何方？那些深潛記錄背后的技術(shù)，還會在深海探索中發(fā)展出哪些可能性？

果殼特別邀請中國船舶科學(xué)研究中心副所長、“奮斗者”號總設(shè)計師葉聰，來聊聊有關(guān)深海、潛水器和技術(shù)的故事。

以下內(nèi)容根據(jù)葉聰?shù)闹v述整理：

對龐大空間的陌生感，

是對深海最好的描述

我們常說，即使真的下潛過，我們在深海中也還是“不知深淺”的。

舉個最簡單的例子，坐飛機(jī)時，你透過舷窗看到地面，可以意識到自己正在萬米高空飛行——但航行在萬米深淵，你對自己所處的深度和方向，是沒有意識的。

通過深海地圖和三維建模，你知道水面下有山川平原，但真正身處其中，“云深不知處”也不足以描述這種感覺：能見度其實(shí)很小，視野只有潛水器前的有限距離，五米、七米或十米，而且很容易隨著潛水器的運(yùn)動變得渾濁。

說到“海洋”，大家的反應(yīng)往往是藍(lán)色、深藍(lán)，但我們想給大家建立一個概念：暗黑海洋。深海中沒有光線，我們在潛水器燈光下看到的那片區(qū)域，可能是幾千年、甚至百萬年來第一次有燈光。

“奮斗者”號在萬米深淵。這可能是此處第一次有燈光丨CCTV

我經(jīng)常被問一個問題：下潛遇到危險，你是怎么處理的？

在我們的文化里，對海洋的認(rèn)識是有偏頗的——這種偏頗很容易引起一些共鳴，卻不一定是合適的方向，比如，“乘風(fēng)破浪”是搖晃顛簸，“如臨深淵”是戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢的感受。

但我們不希望“深海下潛”在大家心目中意味著冒險、挑戰(zhàn)和刺激。

我們最近在籌備的“中國深海創(chuàng)新設(shè)計展”，也是希望和大家溝通，想讓大家認(rèn)識海洋，認(rèn)識到我們做的深潛裝備是在為科學(xué)家提供一個能頻繁使用、高效利用的平臺。

2018年，82歲的汪品先院士搭乘 “深海勇士號”下潛，創(chuàng)造了潛入深海年齡最大的紀(jì)錄丨新華社

創(chuàng)造深海萬米記錄后，

“奮斗者”號在做什么？

不管“蛟龍”號還是“奮斗者”號，一臺潛水器的服役生涯，并不是為了一次、兩次地突破某個記錄，而是要經(jīng)歷千次下潛，連續(xù)幾十年發(fā)揮作用。

比如“奮斗者”號，去年已經(jīng)開始了常規(guī)科考。在去年8月到12月的科考中，進(jìn)行了21次萬米的下潛。

現(xiàn)在，全世界去過馬里亞納海溝萬米以下的有40余人，其中27個是中國人。

“奮斗者”號在馬里亞納海溝海域丨紀(jì)錄片《我的萬米生涯》

最近“奮斗者”號正在南海開展工作，今年的萬米下潛航次也在走外交程序。因?yàn)槲覈茌牭暮Ｓ蛩钜话悴怀^6000米，所以，“奮斗者”號要去做深淵下潛，一般不在我國海域，這就涉及到外交程序，包括申請、報備等等。

我們計劃每年都能去新的地方探測。比如去年，除了馬里亞納海溝，還去了雅浦海溝。畢竟馬里亞納海溝只是世界上30條海溝之一，而且它本身還有很多部分。

從我的角度，或許是從一個荒蕪的地方到一個荒蕪的地方，但對科學(xué)家來講，這些荒蕪的地方，都是之前沒有人去過、沒有人研究過的，很可能有特殊的發(fā)現(xiàn)。

深海中的一株海綿，上面附著海百合和?？瓟z影：“蛟龍”號潛航員

深海“的哥”

我的經(jīng)歷比較特殊。做過潛航員，駕駛潛水器服務(wù)科學(xué)家，也做過深海下潛團(tuán)隊的組織者和執(zhí)行者。

我并不是一個非常厲害的潛航員，操作機(jī)械手的水平不高，但我是一個有駕駛和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的工程師，比起操作機(jī)械手精細(xì)地摘取一朵海百合，我更關(guān)注它的關(guān)節(jié)是否正常、力道是不是足夠。

“蛟龍”號7000米海試艙內(nèi)照片丨 葉聰供圖

最初，潛水器怎么用，國內(nèi)是不清楚的，需要有人先去探索一下，就像探索做一道菜的過程。

我非常榮幸在“蛟龍”號設(shè)計時做了筆頭工作，了解每個零件會在什么時間發(fā)揮什么作用，所以參與了探索做這道菜的過程。我當(dāng)時像一個蹩腳的廚師，拿到食材，做得不是又快又好，但把每個流程從簡單到復(fù)雜都檢驗(yàn)了一遍，在這基礎(chǔ)上建立起現(xiàn)在的流程。

現(xiàn)在的流程是：一位有經(jīng)驗(yàn)的潛航員帶著兩位科學(xué)家到深海去，盡快找到他們感興趣的東西，獲得他們想要的樣品和數(shù)據(jù)。不過，去年的“奮斗者”號科考是兩位潛航員帶一位科學(xué)家，因?yàn)槲覀兊目瓶既蝿?wù)也包括培養(yǎng)新的潛航員。

在“蛟龍”號艙內(nèi)進(jìn)行心腦電測試丨葉聰供圖

關(guān)于潛航員，深海“的哥”是個挺形象的比喻：每天在熟悉的路線，用熟悉的交通工具（潛水器）帶不同的乘客（科學(xué)家）下潛。

英雄才冒險，深海“的哥”更注重專業(yè)和責(zé)任：帶乘客去想去的地方，同時保證乘客的安全和舒適?！暗母纭币邆渑袛喹h(huán)境的能力，比如遇到水流或懸崖時怎么處理；必要時，出于安全和規(guī)則考慮，深海“的哥”有權(quán)力——也不能叫“拒載”吧——有權(quán)力終止旅程；如果當(dāng)天海況不好，“的哥”可能就不上班了。

我們有時開玩笑，說，以前看過“用直升機(jī)削鉛筆”之類的挑戰(zhàn)，現(xiàn)在對潛水器的水下作業(yè)也提出了這樣精細(xì)的要求。

比如，做熱液方面的研究，就要去深海中找“黑煙囪”。找到了，只能懸停在“煙囪”旁邊；空氣中的煙囪會順著氣流方向飄，深海中的也一樣，我們不能“迎風(fēng)作業(yè)”，否則渾濁的水流會影響視線；另外，煙囪的核心部位溫度最高，樣品價值也最高，所以，要對溫度梯度有判斷，盡量獲得核心的樣品又不破壞煙囪本身，又要保證潛水器設(shè)備不受損害。

“蛟龍”號潛航員操作機(jī)械臂和高溫帽在黑煙囪附近作業(yè)

甚至，我們未來會在這些地方建立海底的實(shí)驗(yàn)室，或者特殊自然現(xiàn)象的保護(hù)區(qū)，就像現(xiàn)在將某處溫泉或特殊現(xiàn)象變成公園或保護(hù)區(qū)——這就對潛水器提出了復(fù)雜的要求：能重復(fù)到達(dá)，能精準(zhǔn)定位，能判斷環(huán)境態(tài)勢，最后實(shí)現(xiàn)各種樣品和數(shù)據(jù)的采集。

再比如，去一些生物比較密集的地方，我們不希望科考影響原本完美的群落，所以也為潛航員設(shè)計了很多規(guī)則。比方說，如果環(huán)境影響了運(yùn)行，可能會中止任務(wù)；如果之前采集過相關(guān)樣品，我們會判斷“沒必要去做重復(fù)的工作”，畢竟時間也是寶貴的，不能每個人都去抓條魚上來玩玩。

“蛟龍”號潛航員在海底熱液噴口拍攝的生物

另外，如果潛水器有技術(shù)上的故障，“的哥”也要明白這個故障，就像司機(jī)一定要對自己這臺車非常了解，比方說，聽到異響或儀表報警，要能判斷是繼續(xù)作業(yè)還是中止?！吧詈！母纭钡陌l(fā)言權(quán)和決定權(quán)是最高等級的，甚至比水面指揮調(diào)度的人等級還要高，因?yàn)樗诂F(xiàn)場，剎車在他的腳下。

“蛟龍”號——>“深海勇士”號

——>“奮斗者”號

我的愛好偏理工科，喜歡機(jī)電設(shè)備、鋼鐵零件，感覺自己也適合這方面的工作。

但我不喜歡重復(fù)。

葉聰在哈爾濱工程大學(xué)度過大學(xué)四年丨 葉聰供圖

上學(xué)的時候，前輩會跟我們講，要踏實(shí)工作，一輩子可能就畫好一張圖，這張圖可能是船上的某一個設(shè)備或一個部件，要把它精益求精——比起這樣的工作，我還是更喜歡新鮮的對象。

2001年，大學(xué)畢業(yè)到702所，我想，讓我做新的船也好，新的潛艇也好，我都感興趣。

走進(jìn)中國船舶科學(xué)研究中心，會看到我國3臺載人潛水器的一比一模型，從左至右分別是：“奮斗者”號、“深海勇士”號和“蛟龍”號。丨CSSC

“蛟龍”號是我國第一臺大深度載人潛水器，目標(biāo)深度定在7000米。在它之前，我們自造的潛水器只能到達(dá)幾百米深度。“蛟龍”號主要服務(wù)于國際海底，因?yàn)楣５暮５踪Y源是全人類共有的，需要去開展勘探、開發(fā)和保護(hù)。

在“蛟龍”號還沒有開始海上試驗(yàn)的時候，我們意識到：深海中還有方方面面的需求和場景，比如海底作業(yè)、搜尋打撈，一臺“蛟龍”號解決不了問題。

綜合考慮，我們基于國內(nèi)的技術(shù)力量，決定做一臺新的潛水器，目標(biāo)定在了4500米——這個深度是對標(biāo)了“阿爾文”號，它也是世界上管理得最好、下潛次數(shù)最多的潛水器。我們不再一味追求深度，而是在自主方面做了很多工作，這就是“深海勇士”號，用了8年時間。

2010年前后，全世界興起了第二次對深海的探索熱潮。上一次是上世紀(jì)60年代。

于是，在“深海勇士”號還沒有建造完成時，我們對國內(nèi)的設(shè)計和制造水平進(jìn)行了評估，覺得我們有能力在5年內(nèi)完成一臺萬米級載人潛水器的研發(fā)和應(yīng)用——“奮斗者”號就是這么來的。

我們抓住了探索深海的第二撥熱潮。

去深海萬米，

有哪些技術(shù)挑戰(zhàn)？

設(shè)計潛水器不像裝修房子，你可以到網(wǎng)上看各種瓷磚，在家里排出一個很好的餐廳或書房。我們面臨的情況是：市場上沒有這樣的一塊磚，一切需要定制。

比如球型的載人艙，原則上肯定是越大越好，窗戶開越多越好，但是，一個鈦合金球殼如果做得很大，厚度也會變大，焊縫變厚，就要砸很多板，板越來越厚，它的均勻性怎么樣，方向怎么辦，加工性能怎么樣……從材料、工藝到檢測和應(yīng)用，整個鏈條上都需要做很多優(yōu)化和折中。

“奮斗者”號的鈦合金載人球艙丨紀(jì)錄片《我的萬米生涯》

對潛水器來說，從7000米到1萬米，除了抗壓能力變化，還有方方面面的需求改變。

比如，以前“蛟龍”號下到7000米是3個小時，現(xiàn)在“奮斗者”號下到1萬多米也是3個小時。為什么是3小時？因?yàn)檎麄€流程是12小時，這對人體來說是個挑戰(zhàn)，對電池來說也是合理的時間區(qū)段，那我們就要把速度加快，這樣才能保證把中間寶貴的6小時留給在海底作業(yè)。

再舉個例子?！膀札垺碧柕臋M剖面就是一個正圓，“深海勇士”是方方正正國字臉，到了“奮斗者”號變成了鴨蛋臉，或者說一個豎著的紡錘形。這種“臉型”變化會讓潛水器在水下運(yùn)動性能變得不一樣。

2020年11月10日上午8時12分，“奮斗者”號在馬里亞納海溝成功坐底深度10909米，創(chuàng)造我國載人深潛新紀(jì)錄。圖為央視直播畫面丨CCTV

你可能看過，在海試過程中“奮斗者”號進(jìn)行過一次萬米作業(yè)的直播。

從某種角度來講，我們也希望潛水器的顏色更醒目。在海面上，人們常用橙紅色的救生衣，但在海底，橙紅色并不是最醒目的。人在潛水時也會發(fā)現(xiàn)指甲蓋顯得烏黑，因?yàn)榧t光很快被吸收了。從光譜的角度講，這種綠色被吸收得最慢，所以我們?yōu)椤皧^斗者”號選擇了大面積的綠色噴涂。

另外，像“人因”和“人機(jī)”，從“蛟龍”號開始，我們就在做，那時候主要是“避免誤操”，比較簡單；到“深海勇士”號，我們開始控制光線環(huán)境；“奮斗者”號就比較全了，除了避免誤操、光線、空間利用，還包括考慮人的關(guān)節(jié)疲勞度，包括對操作面板的注意力分配，等等。像“蛟龍”號的駕駛座前就是一塊屏幕，“深海勇士”號加了一塊，現(xiàn)在“奮斗者”號有接近10塊屏幕，根據(jù)使用的頻繁程度、是否需要翻頁、還有三個人的分工等等做了劃分。

駕駛“蛟龍”號。圖中為潛航員葉聰（主駕駛）和付文韜丨 CSSC

之前我們還有語音提示，駕駛時計算機(jī)會提醒“現(xiàn)在距離海底高度多少，請注意”之類的，但用起來體驗(yàn)并不好：深海是很安靜的，突然艙里面有第四個人說話，感覺也有點(diǎn)奇怪，很多人不適應(yīng)。所以我們現(xiàn)在用光線提示比較多，通過燈光或類似“彈窗”的形式。

我們也會傳感器來分析潛水器的狀態(tài)，判斷執(zhí)行效果甚至故障效果。比如，拋載的時候，左右都有兩塊配重，但實(shí)際上，到了一定深度，雖然是同時觸發(fā)，但兩邊還是會存在時間差，導(dǎo)致潛水器傾斜或搖晃，有時甚至細(xì)微到不可察覺，但傳感器可以通過加速度，或通過傾斜儀來判斷執(zhí)行效果。

我們現(xiàn)在的載人深潛技術(shù)，主要還在“進(jìn)入”和“探測”這一塊，與材料、結(jié)構(gòu)、能源密切相關(guān)，包括怎樣形成潛水器的組網(wǎng)，都是目前這個階段深海技術(shù)發(fā)展的方向。

比方說，要長時間在水下工作，那潛水器的應(yīng)力狀態(tài)就會跟“12個小時的下潛”不一樣，要考慮很多力學(xué)特征；另外，如果要在水下呆更長時間，需要能源的補(bǔ)給，氫、氨、核這些我們都在思考，包括能源的安全傳輸和檢測。

再比如，現(xiàn)在要做對海洋的立體觀測，越到海底，需要作業(yè)時的擾度更低。但我們現(xiàn)在用的機(jī)械手還是液壓的，雖然操作靈活，但實(shí)際上它還是一個鋼鐵巨臂，很容易擾動海底的沉積物，像柔性取樣或集成式的取樣，一些新的技術(shù)手段也需要給潛水器加入進(jìn)來。

潛水器的應(yīng)用場景有很多，除了科考，還有軍事，還有工程的，比如關(guān)鍵物品的打撈，還有一些就是為了游覽，一些郵輪或極地探險的船上，都配備有類似的潛水器。有人喜歡看露在水面上的冰山，也有人感興趣冰川在水下的部分，想去看一看水下的樣子。

葉聰擔(dān)任總設(shè)計師的觀光型載人潛水器“寰島蛟龍”，載人艙采用全通透設(shè)計，游客可以乘坐潛水器觀賞最深海底40米的景色。丨CSSC

在面向公眾溝通的部分，我們做得還比較弱。像航天領(lǐng)域，中學(xué)生都可以設(shè)計他們感興趣的試驗(yàn)，加入到航天器的載荷，發(fā)射到太空去。讓更多人覺得“去深海很方便，獲取他們感興趣的數(shù)據(jù)很方便”，而不僅僅是“坐在透明的潛水器里，像在魚缸里看魚”——這也是需要我們?nèi)プ龅摹?/p>

我們還沒有做到

“深海中哪里都能去”

我們對深海的了解才剛剛開始，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

有人可能會說：我就是在海邊長大的，你說我不懂海呀？

但深海就是一種特殊的存在。對深海的了解，我們做得越多，越覺得復(fù)雜。

事實(shí)上，我們能去的地方還很少。我現(xiàn)在經(jīng)常要做一個解釋：“奮斗者”號只是全海深潛水器，并不是全海域都能去；具備了去萬米的能力，并不意味著“可以去海洋中的任何地方”。

畢竟，“深度”只是海洋的一個維度。我們還有很多挑戰(zhàn)要迎接。

比如，靠近極地的地方，雖然不深，但我們現(xiàn)在還不具備到那里開展冰下作業(yè)的條件。

不過這也是很有趣的對象。首先，那里的空氣溫度比海水溫度低很多，其次，在極地這些地方，軌道覆蓋有一定的難度，再就是，要到達(dá)極地海洋，需要水面船舶輔助，不僅僅是耐壓材料，還包括防寒材料，包括要解決浮力材料的抗凍問題。最簡單的例子，潛水器上液壓設(shè)備靠液體驅(qū)動，在水里沒問題，但到空氣中可能就凍住了，就像如果開柴油車到漠河，用北京的零號柴油就不行了。

再比如，有很多復(fù)雜的水下環(huán)境，像水下電纜或水下油氣的節(jié)點(diǎn)，都要專門的工具才能處理，這些地方，潛水器能到達(dá)，卻不一定能作業(yè)。還有一些繁忙的航道，如果不預(yù)先進(jìn)行“掃?！碧幚?，我們也不能輕易去。這些都是具體要解決的問題。

“潑水禮”，我還有機(jī)會

這兩年，我工作的重點(diǎn)是把載人深潛技術(shù)應(yīng)用到不同的場景?！皧^斗者”號交付后，我現(xiàn)在已很難有下潛的機(jī)會了。

之前“蛟龍”號交付后，我們還會去進(jìn)行下潛的技術(shù)保障。但現(xiàn)在，我們已經(jīng)有了專業(yè)的維護(hù)團(tuán)隊，所以我能去水面上保障的機(jī)會也不多——高興的是，它不需要我保障，說明它用得很好；遺憾的是，自己乘坐和駕駛的機(jī)會確實(shí)越來越少了。

海洋科考有很多有意思的事情。我記得，之前參加中美聯(lián)合深潛的時候，過赤道時會有個儀式，扮成海神海盜，類似狂歡節(jié)。

2005年，葉聰作為中國工程師參與中美聯(lián)合深潛科考，搭載“阿爾文”號載人潛水器完成兩次下潛。圖為葉聰在“阿爾文”號艙內(nèi)丨葉聰供圖

現(xiàn)在的科考船生活條件越來越好，但從安全角度看，還是緊張的，需要讓大家放松一下。我們惡作劇挺多的，比如有人下潛回來要穿鞋，我們就提前把他的鞋凍在冰箱里，穿鞋時給他個刺激。

“阿爾文”號的慣例是，每個人第一次下潛時，無論下潛多深，都會給他一個小小的潑水儀式。我個人的理解是，這可以融洽船上的氛圍，祝賀某個人完成第一次下潛；另外，畢竟待在一個很小的球艙里面，被約束了很長時間，可以解放一下，再說反正下潛回來也要去洗澡。

“蛟龍”號7000米歸來的潑水禮丨葉聰供圖

從“蛟龍”號開始，我們把“潑水”變成了一個破紀(jì)錄的儀式：除了第一次下潛，如果某個人打破了自己的下潛深度記錄，可能就下了兩三米，也會潑水。

除了海水，也有人潑過香檳、醬油……出于安全考慮，我們不希望用一些導(dǎo)致甲板濕滑的液體，曾經(jīng)有人想潑洗發(fā)水，被我們阻止了。

從2009年到2012年，“蛟龍”號進(jìn)行海試的時候，1000米、3000米、5000米……每年都有新的記錄，那時候我經(jīng)常被潑水。

但是，到了2012年的6月30日，我個人的下潛深度到了7035米，就要等到8年后，才又一次被潑水。

“奮斗者”者號首次抵達(dá)萬米歸來后潑水慶祝丨紀(jì)錄片《我的萬米生涯》

我最后一次被潑水，是2020年10月27號，“奮斗者”號海試時第一次萬米下潛，個人下潛記錄是10124米。我還沒有下過那個10909米——

我還有機(jī)會。

* 感謝北京當(dāng)代藝術(shù)基金會胡斐、中國深海創(chuàng)新設(shè)計展組委會郭瑽對本文的幫助

* 感謝紀(jì)錄片《我的萬米生涯》（待上映）攝制組提供部分圖片

口述：葉聰

采寫：麥芽楊

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